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【NUCLEO-U083RC评测】⑤低功耗定时器LPTIM

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小萝卜啦啦啦 发布时间:2024-5-23 01:10
STM32U0带低功耗定时器,这个定时器可以在休眠状态下保持运行,但是功耗不会很大,对于有些低功耗应用有很大的帮助,今天就来测试一下LPTIM
首先声明一下,由于是第一次接触LPTIM,并且在网上没有找到比较合适的学习资料,本文主要还是经验分享,其中很多内容为自行摸索,可能存在讲解不清或者理解错的情况,欢迎各位大佬批评指正
工程还是用之前的做的模板工程
今天的测试分为3个部分。
Part1:把LPTIM配置好,让他以自动重装载的方式,通过中断触发定时翻转LED4,然后通过逻辑分析抓一下波形,看看和我定的时间是否对上
Part2:如何让LPTIM停下来
Part3:低功耗开启来,进入STOP模式,测试能否被LPTIM唤醒,并测试STOP2模式下的功耗
Part1
1.1、CUBE配置
开启一个LPTIM,我这边就直接选择LPTIME1,模式选择Counts internal clock events
1.png
  q6 a; V9 T6 f4 }
对应的参数配置如下
5.png ' u) g3 \4 I$ o
第一个参数是时钟分频系数,也就是我们学习普通TIM的PSC,有1/2/4/8/16/32/64/128分频这么几种可选。我就直接选默认的1分频
第二个参数是自动重装载值,也就是以前我们学习普通tim的ARR。我们这边先写上32000-1。这个值的含义待会我们再讲
第三个参数翻译过来是重复计数,我看网上有文章说这个参数可以让定时器多跑几轮,到达重复的次数后再触发中断,但是我尝试改这个参数,没啥效果,很奇怪,没办法只能保持默认。

/ x6 M  E, n( n( d+ O
第四个参数是更新模式,分为Update Immediate(立即更新)和Update End Of Period(周期结束后更新)。他用于在什么时候去更新自动重装寄存器和比较寄存器。但是在我现在做的这个应用中,这个玩意儿选啥都能让业务跑起来,我也没搞明白他是在什么场景下才有用,有可能是要停止之前的一次timer,重新起timer,新的参数设置下去在何时生效?,我就先保持默认吧
第五个参数是触发源,我就选择默认的软件触发
然后开启中断
( V( B- Y& i. G2 {3 a' ~- i) @
4.png ( X3 R7 T) Z8 w  r  A5 O; \+ ^
LPTIM1的时钟选择LSI
2.png
8 ?3 @6 U; r5 q1 ]3 y. y: U
然后生成代码
3.png % ?& w8 ]! s; [0 w
Cube的配置到此就完成了。在开始写代码前需要补充一下LPTIM定的时间的计算,他的公式和以前我们学的普通TIM还不一样。ST  LPTIM_Timeout这个demoreadme文档中的公式如下:Timeout = (Compare + 1) / LPTIM_Clock
6.png
2 @. @8 D) Z0 j2 L% G
但是这个公式我感觉还缺点东西,就是我们刚才配置的分频系数,我按照经验修改了一下

2 |1 S/ x8 l, m0 A# v. s
超时时间(S= (Period + 1)/(CUBEMX中时钟配置界面给到LPTIMxCLK频率/分频系数)
带入到我们刚才配置的参数
((32000 - 1)+ 1)/(0.032M/1) = 1S
那么待会儿timer运行起来后就应该是会1SLED灯翻转一次

4 _( s/ l* S; k% m  H
1.2 修改代码
调用HAL_LPTIM_TimeOut_Start_IT函数就可以开始timeout模式的LPTIM,等超时后,会触发中断
在while1前就调用这个函数启动lptim
这里入参我想说一下我的经验,第二个入参为timeout,但是我看ST的demo这个参数的实际含义就是period,但是这个参数我修改貌似没有用,修改这个参数并不会改变每次定时的时间,我感觉他自动重装载还是按照cube配置的(也就是在init时设置的period)在运行,很奇怪
  1.   /* 启动LPTIM */: x( n! x8 V, n! ~
  2.   if (HAL_LPTIM_TimeOut_Start_IT(&hlptim1, (32000 - 1)) != HAL_OK)6 Z# Z* _3 |! j( S$ \' E- q/ l
  3.   {
    ) a* J5 Y8 w' u2 s; [- ?% g7 ^
  4.     Error_Handler();8 U3 [  y( j8 E. P% f2 {! p2 l  I7 s
  5.   }" M7 _/ O' J- u9 J8 n9 G
  6.   printf("start LPTIM\r\n");$ W( [2 J& k2 K
复制代码
7.png 4 z; k: ]6 H( Q
然后我们来实现一下对应的定时器超时触发的中断的回调函数,和之前的其他HAL库函数一样,HAL库已经配置好了虚函数,我们只需要关注把这个虚函数实现即可,关于中断如何触发,对应变量清除等HAL库会完成
  1. void HAL_LPTIM_CompareMatchCallback(LPTIM_HandleTypeDef *hlptim): m# d$ U3 k! M# |
  2. {
    , E8 a9 [6 ~5 h  o8 U1 R% f
  3.   BSP_LED_Toggle(LED_GREEN);
    9 l3 ?* L- }9 Z8 s  d$ s
  4. }
复制代码
8.png # q2 Q% y1 K+ d# |% c- Z
编译,下载代码,效果如下
IMG_6059 00_00_00-00_00_30.gif
+ E$ n) N4 S4 A- `* p
LED灯看上去以1s一次的频率翻转,那么到底是不是1s呢?上逻辑分析仪看看
首先需要看一下原理图,找一下控制LED灯的GPIO是那个,有咩有引出到座子/排针上
9.png
. F9 Q6 S( `- s+ F$ X" o
可以看到LED是由PA5这个GPIO控制的,我可以在arduino母座的D13上测量到这个信号
再去cube中确认一下,是不是PA5
10.png
  C* U3 b7 D, G' i
好了,连接一下逻辑分析仪
IMG_6060.JPG ' {) k1 c  }" x: }
测量结果:
11.png + E/ U0 x  L8 O  ~
测量到的是0.97s,和我预设的1s差了30ms。我不确定是那边出了问题,照道理timer不应该差这么多。
我怀疑出问题的点:
1.内部的LSI产生的32K不准,毕竟他是一个RC,精准度可能不够
2.HAL库处理耗时
3.我设置的参数不合适
0 }+ S; ]% S. r, n9 ^1 _( P4 T
Part2
上一个部分是会自动重装载,这个timer会一直跑,那我如果只想让他跑一次就不再跑呢?
普通的tim我记得是可以在初始化时配置要不要自动重装载,不要的话就只运行一次,但是在这里我没找到这个参数。
但是我找到了HAL库中有其他的函数,貌似可以实现类似的功能,但是看入参,要给一个channel,感觉他貌似是用timer定时控制GPIO的电平,好像也用不上
12.png
/ x1 K# G- D$ |7 a" l. I
最后我想到了一个歪办法,但是不确定是不是这么用的,不过效果是可以达到的,就是在超时的中断回调函数中调用HAL_LPTIM_TimeOut_Stop_IT函数

! J* h" y" C% N5 w( m/ Q
为了测试这个方法的可用性,我再次修改代码,在按钮按下后启动一次timer,然后在timer的中断回调函数中stop。理论上按下按钮,1S后LED灯会翻转

5 \. c) N, q; \2 g" W8 _
修改后的中断回调函数
  1. void HAL_LPTIM_CompareMatchCallback(LPTIM_HandleTypeDef *hlptim)
    $ p6 n0 L; G$ `; K- c# @
  2. {
    ! [7 w) Q* V: p. U
  3.   BSP_LED_Toggle(LED_GREEN);
复制代码
13.png
7 l! i+ N( n$ Z  v& C
这里HAL_LPTIM_TimeOut_Stop_IT的入参我直接把回调函数带进来的给过去了,因为我现在只启动了一个lptim,如果你有多个的话,就要填想停的那个timer

. J# ~8 h7 t; H& p4 `1 y
然后开启按键测试代码的宏定义
14.png
* L* ^  x3 ]" R- u+ [8 q* `( {
修改按键测试的代码
  1. #if BUTTON_TEST
    - s# y% g+ s  V5 `8 N8 Y' K5 @+ d4 W
  2.     /* BUTTON BSP测试 */
    ' R6 h7 p* o/ z: F1 G
  3.     if (UserButtonState == BUTTON_PRESSED)7 O6 C, Q' U5 A/ N
  4.     {
    2 z$ q4 Q# R+ E# r
  5.       UserButtonState = BUTTON_RELEASED;
    5 [/ M1 W7 P4 i, ]( T
  6.       if (HAL_LPTIM_TimeOut_Start_IT(&hlptim1, (32000 - 1)) != HAL_OK)! z! L) P4 t$ E  l
  7.       {9 N) ^) V% s! q3 O6 v
  8.         Error_Handler();
    9 V+ P: L- `) {* T5 W" C. J
  9.       }
    $ }# P3 O# J1 {& B; B" j2 K: [
  10.     }6 m2 }8 M* {& A( P$ W' B8 J2 M2 g
  11. #endif( N" N7 m/ g. D- j
复制代码
15.png 5 g1 M! y! I- e$ M+ u
效果如下(视频转成gif后貌似变得卡卡的,感觉被慢放了,我实际体验应该是1S左右的)
IMG_6063 00_00_00-00_00_30.gif
" H0 _! ^! m3 }9 y8 b8 T: V

! a( j4 g# B2 s$ h
Part3
这个测试场景我就不再需要timer跑一下就停了,所以把button测试的宏定义关掉(我就不贴图了)

9 r5 O% @7 `$ m: K, y
先测试一下,没有进STOP的电流,我使用的是nordic的ppk,之前用万用表测试感觉测试uA级别的电流精度还是不太准
接线如下(VIN和VOUT不要接反了,反了能通电,但是没有电流数据)
IMG_6064.JPG / S, j/ Q4 E, E# [+ i" I* o
测量结果如下,平均电流1.62ma
16.png 7 p2 k6 _; ^5 e0 f
然后我们把STOP开起来,代码如下
  1.     HAL_SuspendTick();
    2 a% X( H5 a* W. t/ _0 n
  2.     HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);
    5 n' I3 }" N+ @4 B. W% u& W
  3.     HAL_ResumeTick();
    1 z+ ^8 \9 U* B; O7 e/ y8 v4 u
复制代码
17.png 7 c1 @+ |( s7 E& H* ^( X8 p% r
然后烧录下载,把供电跳帽调整为CHG,功耗如图,平均电流360多uA,这个电流和芯片手册上的nA级别的差的有点多,有可能是硬件外围或者我某些东西没有关掉。由于今天主要目的不是测试功耗,今天就不细究了
18.png 2 G7 n* _* o5 g: p
在电流曲线中我无法很直观的看到芯片1S定时唤醒的电流建峰。但是LED在正常闪烁,电流也低,我觉得应该是按照我预想的在进行了
5 c: ~- U4 k; I$ O9 r
然后我提一下,加了低功耗的代码后,keil就不能直接下载代码了,因为芯片睡了。
我的解决方法是使用STM32CubeProgrammer,按住复位键,然后点击右上角的connect,然后立刻放开复位键,这样就可以连接成功,再点击左下角倒数第二个的橡皮,就可以全片擦除,这样就又可以再下载代码了(今天实在是太晚了,我就不一一截图了,看文字应该也能看明白)
我以前还有一种方法,按住复位键,然后点击keil中的下载,然后立刻放开复位键,但是今天好像不起作用,有可能是stlink的原因?我之前用jlink+L0平台这个的方式是可行的
4 {/ Y9 P2 D5 }- `& Y/ t+ l4 s
总结
今天的测试内容诸多不顺,好多东西都没搞明白,但磕磕绊绊的总算是有一点收获和结果。这个玩意儿我摸索了一个多礼拜了,头一次玩STM32给我玩崩溃了
1 h% R9 O8 u  T5 K. O5 }" D
最后还是感谢您耐心的看完我这篇很多地方都没讲清除的测评,如果您也在学习LPTIM的使用,希望本文能给你带来一些帮助。如果有好的文章或者意见指导欢迎在评论区留言

' g! T9 C$ e8 K  _) P* i$ }$ n
最后是本次测试的工程代码
STM32U0_LPTIM_test.rar (5.19 MB, 下载次数: 0)
收藏 评论1 发布时间:2024-5-23 01:10

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1个回答
STMCU-管管 回答时间:2024-5-23 08:40:49

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